北斗卫星技术

北斗卫星技术（共8篇）

北斗卫星技术 篇1

北斗卫星智慧曹妃甸·石化港项目是根据曹妃甸的发展规划和现有的基础条件,依托卫星通信和智慧城市建设,以卫星通信技术为核心,将曹妃甸打造成智慧石化港城。该项目预计总投资1000亿元人民币左右,建设内容主要有保通卫星北斗数据中心(关口站)及卫星产业园、智慧港口、智慧物流、保税库与跨境电商、智慧管廊、智能交通(含轨道交通)、可视曹妃甸、智慧政务、智慧社区、智慧生态城、曹妃甸活动中心等项目。

该项目以北斗卫星技术为核心,基于卫星通信的产业链整合和技术应用场景,是将军、民、政三方应用进行完美整合的项目。

建设“渤海新城、世界新港、协同新区”,依靠“港口拉动、综合支撑、完整链条(4个基地,4个示范区)”实现3个新城建设,而智慧城市的建设将有效提升曹妃甸建设水平。

建设完成后,可形成基于曹妃甸经济发展的综合性的智能化的基础条件。完善基础设施建设,为曹妃甸承接一带一路与京冀一体协同发展提供系统支撑、平台支撑和技术支撑。提升曹妃甸政务功能、完善居民生活条件,提高曹妃甸工商业投资热情,将曹妃甸区建设成为一个现代化、智能化的生活与发展平台。为全区人民服务和曹妃甸区未来发展服务。

一、保通大厦项目

保通大厦位于唐山市曹妃甸工业区三加附近,建筑面积8万㎡,项目总预算约5.5亿元人民币,其中土建工程部分4亿元人民币,内部装饰工程1.5亿元人民币。目前土建部分工程已经基本完工,内部精装饰工程设计完成、近期开工建设。

保通大厦建成后将成为“北斗卫星智慧曹妃甸·石化港”项目总部基地和数据中心,即办公与项目后期管理、运营、控制等中心,为“北斗卫星智慧曹妃甸·石化港”项目后期建设提供强有力的基础保障。

二、“云计算中心”项目

“北斗卫星智慧曹妃甸·石化港”云计算中心位于保通大厦,建筑面积近4000㎡,项目总投资1.8亿元人民币。该云计算中心按国际先进的设计规划要求、最前沿的设备为支撑保障。目前云计算中心深化设计方案已经完成,进入最后方案评审阶段,近期计划进行具体实施。“北斗卫星智慧曹妃甸·石化港”云计算中心建成后将满足曹妃甸区的智慧城市建设需求。云计算中心项目全部建设完成后,将作为“北斗卫星智慧曹妃甸·石化港”云计算中心的数据备份中心,同时还可向曹妃甸相关政府职能部门、社会公众服务平台提供云计算服务。

三、“呼叫中心”项目

“北斗卫星智慧曹妃甸·石化港”呼叫中心位于保通大厦,建筑面积近2000㎡,项目总投资0.8亿元人民币。目前呼叫中心具体设计正在进行,预计近期将完成设计方案评审并进入具体实施阶段。

“呼叫中心”依托通信网络技术的发展,结合CTI(电脑与电话集成)应用,完成无缝衔接的综合调度,保证通信调度手段的多样性和互动性,实现总体调度监控,协调指挥,基层分类、分区,联动处理的立体化事务受理、政府管理、应急指挥模式。

呼叫中心的建成将进一步完善政府工作信息化服务体系,通过公众电话网把区内家家户户与政府联系到一起,大范围拓展智慧政务应用,使几乎100%的市民都能随时随地享受政府方便快捷的服务。

统一呼叫中心受理和分析企业、居民的各种服务请求。气象、卫生、电力系统产生的特殊事件迅速地由系统传给总控中心,系统再根据事先规划和定义的规则和流程推动各相关职能部门和系统设备执行应急对策,大大提升了政府服务和监管的效率和质量,降低服务成本。

四、“总控中心”项目

“总控中心”位于曹妃甸工业区管委会,占地面积约2000㎡,项目预算约0.8亿元人民币。目前总控中心设计基本完成,下月进行方案评审工作,并为项目后期具体实施做好相关准备工作。

“总控中心”的建成将会提高政府保障公共安全和处置突发公共事件的能力,最大程度地预防和减少突发公共事件及其造成的损害,保障公众的生命财产安全,维护国家安全和社会稳定,促进经济社会全面、协调、可持续发展。

“总控中心”是在城市应急指挥系统上整合和利用城市现有资源的基础上,采用现代信息等先进技术,建立集通信、指挥和调度于一体,高度智能化的城市应急系统。构建一个平战结合、预防为主的应急指挥平台。实现公共安全从被动应付型向主动保障型、从传统经验型向现代高科技型的战略转变。促进政府健全体制、创新机制,全面提升城市应急管理水平。

五、智慧政务、智慧社区、智慧教育三大系统平台项目

智慧政务、智慧社区、智慧教育三大系统平台项目总投资金额约为4亿元人民币,目前已经完成前期政府相关职能管理部门的调研工作,将根据政府职能部门的相关需求进入具体的实施设计开发阶段,计划2016年10月前完成所有系统。

1.智慧政务

智慧政务系统平台将建成曹妃甸区电子政务网服务体系的基本框架体系,实现预设范围、预设程度内的资源共享和业务协同。通过构建一站式政务服务体系,降低行政成本、增强政务服务透明度,为打造服务型政府品牌奠定坚实可靠的信息技术支撑体系,满足总体要求中的智慧政务管理及服务,使得曹妃甸区信息化应用水平达到唐山市乃至河北省的先进行列。规范、统一全区政务管理平台建设,充分发挥统一网络的整体优势作用,提供标准、规范、安全、统一的政务服务功能。整合利用现有资源,实现区、社区二级网络互联互通和政务协同,提高“决策指挥、政务管理、协同办公和公众服务”的效率。建设区政务资源云平台、安全保障体系和服务体系。

2.智慧社区

智慧社区系统平台通过社区信息化标准和规范的建设,从基础设施、社区管理、社区服务、保障机制和评估机制等各个方面进行信息化建设的规划,实现协同办公、统一的办事服务,以及社区的统一宣传和服务,为基层提供便捷业务管理和服务工具,为居民提供形式多样的服务,提升办事服务效率,提高居民的满意度。完成社区管理类系统、社区服务类系统、智能家居数据综合管理系统以及社区运营管理中心的建设。

3.智慧教育

智慧教育系统平台即为全区所有学校提供服务的数据中心和教学资源库,主要建设内容包括:主机托管、虚拟主机、应用服务、数据存储服务、数据备份服务、数据安全服务等,为学校建设一整套校园信息管理系统,实现“网上办公、网上管理、网上教学、网上服务”提供全面的系统支持。

六、有轨电车

构筑大城市公交系统,打造现代化新型综合交通体系(以建设和发展高架轨道交通为主,涵盖智慧化的轨道交通及市政交通),在现有的交通规模和网络基础之上,衔接各主要经济政治区域,整合“公铁海空”四位一体资源,提升交通运输系统运行效率和服务水平。

统筹建设智能交通通信网络基础设施,部署智能交通传感器、探头、电子车标、公交电子站牌等各类传感终端,形成沿线覆盖区域骨干道路以及全面覆盖城区各主要道路、连接机场、港口、车站的立体交通传感网络。

以交通服务一体化为切入点,优化客运枢纽管理、主动安全预警等服务,深化曹妃甸与唐山、京津冀在交通运输产业方面的衔接,加快推进便民卡和移动支付在交通领域的推广应用。

该项目采取边设计、边实施、边申报手续,争取尽快落实项目的具体实施工作。为后续的全面启动做好准备工作。

七、市政管廊

以化工区管廊为抓手,统筹建设城市地下综合管廊,将电力、通信、运营商管网、供水、燃气、排污等管道、管线容于一体,形成完整可靠的地下管网系统,同步做好管廊的信息化、智能化、数字化系统。配套管廊包括远红外、热感应等传感监测系统,机器人巡检系统,路面多功能综合服务设施(涵盖检测站、服务点、警银亭等)等,并落实管线定位、状态感知、精细维护、战略应急等智慧化的安全管理模式。

先期建设曹妃甸化工园区管廊建设,为曹妃甸打造新型石化港城提供安全、通畅保障。

八、智慧港口

建设现代智慧型港口,以大宗物资转运平台、中韩自贸区等为重点,以蓝色海洋经济、营运效率提升为基础,打造一系列提高港口营运效率的系统和互动的港贸、物流电子服务平台,推进曹妃甸发展战略落地,成为环渤海经济圈发展的重要增长极。

建设综合物流服务平台,整合政府、企业和社会各类物流信息资源,建立具有综合交通货运信息、物流资源信息、物流园区和企业信息、电子商务、政务信息以及物流咨询等功能的物流公共信息服务平台,依托北斗卫星技术全面推广RFID射频标签等技术应用,形成海陆空物流运输联动,强化物资集散地功能。

九、保税区

依托曹妃甸作为临港产业聚集地的基础条件,以中韩自贸保税区的特殊功能为前提要件,结合内陆区域的物流特性、企业需求,利用保税区的平台功能,搭建跨境贸易电子商务综合服务平台,并解决通关、结汇、退税、产品安全及征信等系列问题。

先期建设60000m2保税库,建设跨境电商数据交互中心,以及全方位服务保税区后期配套保障。

北斗卫星导航能否替代GPS? 篇2

2011年12月27日，中国北斗卫星导航系统开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。

截至目前，北斗卫星导航系统已经具备25米左右的定位服务精度。到2012年底，该系统基本建成后将提供正式运行服务，届时将形成覆盖亚太大部分地区的服务能力，其覆盖区内定位精度也将达到10米。

北斗将与GPS兼容

全球定位系统（GPS）是目前全世界应用最为广泛也最为成熟的卫星导航定位系统。现在在日常生活中，GPS已经成了很多人离不开的导航系统，如果没有了车载的GPS，在北京、上海、广州等这些特大型城市，很多人开车都是一个问题，在未来，北斗卫星导航系统也将进入到很多普通人的生活中。但是很多人的担忧是，用了北斗系统，是不是GPS就不能用了？

目前的迹象显示，未来并不会出现这样的情况。北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在12月27日的新闻发布会上表示，国内相关的企业已开始从事北斗和GPS兼容终端的研发。在未来，使用GPS终端的用户可以单独使用北斗，也可以使用北斗和GPS兼容使用的终端。

“多一个北斗肯定会有更多的帮助，会对系统的精度、可用性带来更好的改善。”冉承其说。另外在GPS系统出现问题或者因特殊的原因被实施服务关停以后，北斗就可以马上替代其发挥作用。

北斗一次可传送120字的讯息

自2003年开始提供服务以来，北斗卫星导航试验系统已经在军事、交通运输、海洋渔业、水文监测、气象测报、救灾减灾等领域得到广泛应用。

北京国智恒公司是北斗卫星民用服务的重要分理商，该公司执行总裁杜光耀在接受记者采访时表示，他们公司已经在使用该系统为石油、通信、物流等行业提供服务。

中国地质环境监测院地质灾害调查监测室主任周平根博士告诉记者，目前在地质灾害调查方面，北斗系统已经发挥了很大的作用。近几年，他们在西藏等地进行地质灾害的调查，除了使用GPS系统以外，北斗系统也成为他们使用的重要系统。

“GPS系统只有定位功能，而北斗系统与GPS相比，它的最大优势就是还有通信功能，一次可传送多达120个汉字的讯息。在没有电信地面基站的地方，通过它就可以实现发短信。在遇到地震、台风、森林火灾等严重自然灾害时，如果通信基站被毁，只要带有北斗系统的地面接收设备，同样可以实现发短信的功能，这将为抢险救灾发挥至关重要的作用。”周平根说。在2008年汶川大地震后，北斗系统就发挥了重要作用。

据了解，北斗卫星导航系统建成后，将为民航、航运、铁路、金融、邮政等行业提供更高性能的定位、导航、授时等服务。

北斗让我国摆脱GPS网络的控制

北京邮电大学信息与通信工程学院副教授郝建军告诉记者，北斗系统对我国通信行业意义重大，尤其是在授时功能方面。

“平时，我们和他人约定见面时间都是根据自己的手表、手机等来确定，但由于核对时间的基点不同，约定的时间就会出现差异。而在通信行业，移动通信基站工作的切换、漫游服务等都需要精确的时间控制，如果出现大的差异，信息传输就会出现网络瘫痪等一些大的麻烦，为了保证时间的精确性和一致性，就需要采用信息发出和接收双方共同认定的基准时间，而卫星导航定位的授时功能能做到这点。”郝建军说。

但目前，我国的CDMA以及TD-SCDMA通信基站在工作的切换、漫游等方面都是依赖GPS的授时功能进行精确的时间控制，而这种状况也给我国的信息安全埋下了很大的安全隐患。

从1973年诞生之日起，GPS就与美国军方的关系密不可分。截至目前，GPS系统仍是美国政府的国家资产，由国防部负责管理。如果美国出于自身利益对他国限制GPS信号强度和精度，或者彻底关闭GPS服务的权利，就会给该国的信息安全带来极大的威胁。据了解，我国的CDMA网络，就曾经因为美国GPS未授时出现过瘫痪事件。

而在军事方面，一些与现代化军事装备有关的信息处理，如果过度依赖GPS系统，一旦GPS系统无法使用，就会在军事上陷入极大的被动。

“但是通信行业中使用了北斗系统，就可以避免这种事情的发生，另外由于北斗系统能够和GPS兼容，就是电信行业中依旧使用GPS，北斗系统也会成为至关重要的补充。”郝建军说。

今年我国还要发射6颗组网卫星

截至2011年底，中国开发的北斗卫星导航系统已经发射了10颗卫星。按照北斗系统组网发射计划，在2012年我国还要发射6颗组网卫星，进一步扩大系统服务区域，提高服务性能，形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。

而到2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力，届时，北斗系统的卫星数量也将达到35颗，其中包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。

我国的北斗卫星导航系统也是世界上第三个投入运行的卫星导航系统。在此之前，美国的全球定位系统（GPS，包括24颗卫星）和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS，包括24颗卫星，计划在2015年以前增至30颗），早在上世纪90年代就已经建成并投入运行。与此同时，现在欧盟也在打造自己的卫星导航系统——“伽利略”计划（计划共发射30颗卫星）。

目前，中国已经向全球作出承诺，将会像GPS等定位系统一样，对全球用户免费提供导航定位等一些服务。

北斗卫星技术 篇3

田世宏指出, 加强北斗卫星导航标准化工作是贯彻落实党中央、国务院和中央军委“军民融合深度发展”战略部署的重要举措, 是推动北斗卫星导航系统创新发展的必要方法, 也是扩大北斗卫星导航系统应用领域的有效手段。标准化工作要为北斗的关键技术攻关做好支撑和服务, 配合北斗的试点示范和应用推广完善标准体系, 通过提高标准的协调性支撑北斗产业发展, 积极为北斗参加国际标准活动提供支持。

田世宏强调, 新成立的北斗卫星导航标委会要在以下4个方面发挥好作用。一是突出军民统筹, 创新工作机制;二是加强顶层设计, 做好战略规划;三是服务国防和经济建设, 建立健全北斗卫星导航标准体系;四是积极参与国际标准化活动。

北斗卫星技术 篇4

物联网的发展, 离不开网络技术的支持。从物联网的定义来看, 物联网归根到底是一种实用性网络, 只是将人与人之间的网络联系变成了物与物的联系。从这一特性来看, 物联网只有具备了强有力的网络支持, 才能保证其功能得到实现。基于这一考虑, 单纯依靠传统的电信网络难以取得积极效果, 北斗卫星通信系统的出现, 为物联网的发展提供了新的网络选择, 并提供了有力的支持。

二、物联网的基本概念及特点

物联网系统是指通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备, 按约定的协议, 把任何物品与互联网连接起来, 进行信息交换和通讯, 以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的出现是互联网后信息技术的又一重大突破, 它将网络从人与人之间的信息交互, 扩展到物与物、人与物的信息交互, 将大大提高社会信息化水平。

物联网中很重要的组成部分是其支撑系统, 包括感知层和网络传输层等。目前, 感知层常用的技术有RFID、红外感应等, 用以完成物品信息的收集并上传网络传输层;网络传输层则主要利用GSM、3G等移动网络将信息传送至相应的处理中心, 进行分类处理。

三、北斗卫星通信与电信网络在物联网中的应用比较

物联网的关键环节或者组成部分可以归纳为“感知、传输、处理”, 实现“及时、精确、全面”地获取和处理信息。“感知”指的是感知层。“传输”指的是网络传输层。“处理”指的是数据处理系统。为了保证物联网关键环节和功能的实现, 需要强有力的网络系统的支持。主要有以下不同:1、北斗卫星通信系统能够实现双向通信和准确的定位功能。北斗卫星通信系统主要功能是全球卫星定位, 具备独特的双向通信功能, 能够实现快速准确的定位功能的同时支持丰富的应用, 而其他定位及导航系统一般都是单向通信的。2、传统电信网络在整体传输时效上不如北斗卫星通信系统快。北斗卫星通信系统依靠卫星系统传输信号, 因此整个传输时效比传统电信网络要快的多。3、北斗卫星通信系统的普及率不如电信网络广。虽然北斗卫星通信系统的整体实力较强, 但由于北斗卫星通信系统正处于建设阶段, 在普及率上无法与电信网络相比。

四、北斗卫星通信在物联网民用领域的具体应用分析

通过对物联网的实际发展进行了解后发现, 北斗卫星通信在物联网民用领域的具体应用主要表现在以下几个方面:1、北斗卫星通信在物联网电子商务中的应用。由于北斗卫星通信系统具有基本的双向网络传输功能, 因此北斗卫星通信在物联网中电子商务的平台支持中得到了重要应用, 保证了网络电子商务平台的正常运行, 提高了物联网电子商务的能力。2、北斗卫星通信在物联网交通定位中的应用。北斗卫星通信系统的强项在于能够实现快速准确的卫星定位功能, 这项功能应用在物联网中可以实现对车辆交通的准确定位, 从而进一步完善物联网功能, 保证物联网交通定位功能的实现, 满足物联网的实际发展需求。3、北斗卫星通信在物联网的全程监测中的应用。在物联网的监测中, 有些地方地处偏远地区, 并且自然环境恶劣, 依靠现有的监测手段难以实现全面监测, 北斗卫星通信系统的运用, 有效解决了这一问题, 实现了对物联网的全程监测。

五、结论

通过本文的分析可知, 在物联网的发展过程中, 北斗卫星通信技术的应用不但提高了物联网的整体发展质量, 同时也保证了物联网的快速全面发展, 因此, 我们应对北斗卫星通信系统的特点有足够的了解, 并认识到北斗卫星通信系统在物联网民用领域技术应用的重要性。

摘要：在全球卫星定位系统中, 我国开发的北斗卫星通信系统以其完善的功能和独有的特点, 对网络的发展提供了有力的支持。考虑到物联网对全球卫星定位系统的依赖, 北斗卫星通信系统在物联网民用领域中得到了重要应用。因此, 我们应对北斗卫星通信在物联网民用领域的技术应用进行深入分析, 提高北斗卫星通信系统的利用率。

关键词：北斗卫星通信,物联网,民用领域,技术应用

参考文献

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[2]张忠.面向群体的数字签名体制及其应用研究[D].山东大学, 2011年

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[4]李俊霖.物联网传感网络安全协议形式化研究[D].云南大学, 2011年

[5]李奕.物联网信道模型及相关技术研究[D].天津大学, 2012年

北斗卫星技术 篇5

关键词：北斗卫星,导航系统,农业机械化,应用

随着我国高新技术的应用和电子信息技术的渗透,以及现代化精细农业的要求和农机高科技技术的迅速发展。卫星自动导航技术已成为现代化大农业的一个重要组成部分。目前,中国的北斗卫星导航系统、美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯 (GLONASS)、 欧盟伽利 略 (Galileo)是全球最常见的4大卫星导航系统。本文重点介绍中国的北斗卫星导航系统的原理、应用及前景。

一、北斗卫星导航系统简介

北斗卫星导航系统 (Beidou (COMPASS) Navigation Satellite System),是中国在2000年独立自主研发的全球定位与通信系统,缩写为BDS。该系统具有定位导航、精密授时及短报文通信功能。可在全球范围内全天候、 全天时为各类用户提供高精度的服务。北斗卫星导航系统安全可靠,覆盖范围大,无通信盲区, 架设与维护简便,是野外数据传输的理想通信系统。目前北斗卫星导航系统已经广泛应用于农业、地质、测绘、交通、海洋等领域,并产生了显著的经济效益和社会效益。

二、北斗卫星导航系统构成及工作原理

(一)系统构成

北斗卫星导航系统由空间段、地面段、用户段三部分组成。

北斗卫星导航系统的空间段由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。 5颗静止轨道卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°、 160°,中地球轨道卫星运行在3个轨道面上,轨道面之间为相隔120° 均匀分布 。 至2012年底北斗亚太区域导航正式开通时,已为正式系统在西昌卫星发射中心发射了16颗卫星,其中14颗组网并提供服务,分别为5颗静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星 (均在倾角55°的轨道面上),4颗中地球轨道卫星 (均在倾角55°的轨道面上)。

北斗卫星导航系统的地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站;用户段由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯GLONASS、 欧洲GALILEO等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

(二)工作原理

北斗卫星导航系统的工作过程如下:首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号,经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号,并同时向两颗卫星发送响应信号,经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号,然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。对定位申请,中心控制系统测出两个时间延迟: 即从中心控制系统发出询问信号,经某一颗卫星转发到达用户, 用户发出定位响应信号,经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟;并从中心控制发出询问信号,经上述同一卫星到达用户, 用户发出响应信号,经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。 由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的,因此由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距离,以及用户到两颗卫星距离之和,从而知道用户处于一个以第1颗卫星为球心的一个球面,和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值,又可知道用户处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标,这个坐标经加密由出站信号发送给用户。

三、北斗卫星导航系统在农业机械化中的应用

1.提高土地利用率。农机使用北斗卫星导航系统的自动驾驶系统进行起垄、播种、洒药、整地等作业时,结合线之间的偏差和千米直线度偏差可以控制在2.5cm,减少农作物生产投入成本,并且可以提高农艺作业质量,避免作业过程产生的" 重漏" 现场,降低生产成本,提高土地利用率,增加了经济效益。

2.提高农机具时间利用率和作业质量。北斗卫星导航系统可提高农机具的操作性能,延长了作业时间,可以实现夜间播种作业,大大提高了机车的出勤率和时间利用率。同时这套系统可以减轻驾驶操作人员的劳动强度, 在作业过程中,驾驶操作人员不需要驾驶方向盘,可以用更多的时间注意观察农具的工作状况, 有利于提高田间作业质量。

3.提高农机作业对地形的适应性。北斗卫星导航系统可以用于平地或坡地,控制器的地形补偿技术不断修正和补偿农机具的俯仰、翻滚姿态,达到精确导航驾驶的目的。以起垄作业为例, 传统的起垄作业完全依靠驾驶员的自身经验,在直线度和结合线的精度上很难得到保证,尤其在地块的面积和坡度较大的情况下,偏航的情况在所难免,作业时的重漏和结合线偏差过大现象,直接造成生产成本的加大和地块利用效率的降低。利用这套系统就可以避免以上现象的发生。同时该系统还具有作业状况实时记录、作业面积计算统计等功能。这些都比传统农机作业占据优势。

4.实时监视。北斗卫星全球卫星定位系统非常适合用于农机监视,通过卫星定位管理系统, 连接农机档案库,实时显示农机的各种参数,如编号、车型、车牌、颜色、车主、车主电话等。 假如你是农机租赁公司的经理, 你可以在电脑上随时查看你租赁出去的农机所在位置,如果客户延期没有归还农机,可以马上查询定位,如果感觉异常可以立即卫星定位寻机,避免丢机风险。 假如你是农机合作社的管理者, 你就能随时掌握你可以调配的农机具体在哪里,你可以通知最近的农机去客户那里作业。或许你有一台高性能甘蔗联合收获机, 你可以随时知道该收获机目前正在哪个蔗区进行作业。

5.作业规划和调度。通过北斗卫星导航系统定位,可以实时掌握农机的田间作业情况,包括农机的作业地号、作业速度等信息,并将实时作业情况通过信息中心的大屏幕显示出来,使农机管理人员随时根据机车田间作业情况,科学合理的对全场农机作业进行统一指挥和调度。作业调度也同样可以应用在农机跨区作业的调度上。

6.作业测量。通过北斗卫星导航系统定位,可以掌握农机的作业轨迹,准确测算出农机作业面积。这个应用对目前广西农机系统开展作业补贴具有良好的可操作性,通过卫星定位测量作业面积,可精确测量出应该补贴的作业面积,防止套取补贴事件的发生。

7.农机控制。当农机被盗窃确认后,通过北斗卫星定位管理系统,可通过遥控使农机断电、 断油等方式使农机不能行驶,也可让该农机发出声光求救信号。

四、北斗卫星在农业机械化中应用前景展望

北斗卫星技术 篇6

在物联网在应用和研发方面, 美、欧、日、韩等少数国家与地区起步较早, 总体实力强。物联网最初的研发方向是, 条形码、RFID等技术在商业零售、物流领域应用, 而随着RFID、传感器技术、近程通信及计算技术等的发展, 其研发、应用近年来开始拓展到环境监测、生物医疗、智能基础设施、能源等领域。

目前, 物联网开发和应用仍处于起步阶段, 发达国家和地区抓住机遇、出台政策、进行战略布局, 希望在新一轮信息产业重新洗牌中占领先机。美国“智能电网”、“智慧地球”, 欧洲“物联网行动计划”, 以及日韩基于物联网的“U社会”战略等计划相继实施, 物联网成为抢占“后危机”时代各国提升综合竞争力的重要手段。我国物联网应用总体上处于发展初期, 许多领域积极开展了物联网的应用探索与试点, 但在应用水平上与发达国家仍有一定差距。目前, 在电网、交通、物流、智能家居、节能环保、工业自动控制、医疗卫生、精细农牧业、金融服务业、公共安全等领域取得了初步发展。

“北斗”作为物联网的一个重要组成部分, 主要应用在感知、网络两个层面。在感知层面上, “北斗”实现精准时间信息和位置信息感知, 主要应用在物流、航空、电网等行业;在网络感知层面, “北斗”实现感知信息和控制信息的全天候、全天时、无缝隙传递, 主要应用在水文、水利、气象、地质、地震等行业, 以及作为其他行业的应急数据传递方式。

基于物联网技术的配网抢修系统, 国内已有部分地区的电力公司和企业开展了初步的探索研究。如安徽电力公司的“基于标准化配置的配网设备抢修系统”、青岛供电公司“基于高可靠性的全过程主动式配电应急指挥系统”、山东鲁能软件技术有限公司的“配网生产管理指挥系统”, 都利用GPS实现位置感知, 缺乏对北斗导航进行应用和对配网生产抢修的一体化作业的研究, 尚未对北斗导航的网络功能进行研究。

总之, 目前配网抢修一体化的管理水平较低, 综合运用物联网和北斗卫星导航技术实现对配网生产抢修的一体化管理体系尚未提出。

2 应用总体设计

本应用研究将以精益化管理为指导思想, 围绕“安全、高效、经济”的目标, 开展电力业务故障抢修全过程分析, 深入剖析故障抢修管理中存在的问题, 通过评价定期纠偏, 持续改进, 以建立专业抢修班组、优化简化抢修作业流程为基础, 健全营销、配抢信息系统支撑功能, 开展抢修标准化作业和物资装备标准化配置, 完善常态监督评价体系, 加快故障抢修速度, 提升客户满意度。

2.1 总体技术架构

技术架构如图1所示。

2.2 业务架构设计

本应用的业务架构设计是基于电力业务的角度去理解配网抢修业务需求, 强调以业务驱动为前提, 以实用化应用为目的, 以精细化管理为目标。结合基于GIS的配网抢修新要求, 配网生产抢修现场作业管理包括现场抢修应用、两票应用以及电力设备导航等业务。

(1) 现场抢修应用:分为服务端和客户端。服务端提供移动设备管理、数据传输加密、数据交互、定位服务、交互日志、系统设备和版本更新等功能;客户端提供抢修工单管理、故障快速处理、移动终端导航和现场拍照等。

(2) 两票模块:提供工作票管理、操作票管理以及唱票录音的操作。

(3) 导航定位:提供电力设备的查询定位以及路径规划、导航等。

配网生产抢修现场作业管理系统业务架构如下图2所示。

2.3 安全架构设计

项目基于物联网技术研究信息安全接入, 依靠安全可靠的无线通信方式将现场数据安全接入平台, 对数据及通道进行加密及优化处理, 进而汇总至业务系统, 总体实现现场作业数据的安全接入。信息安全接入架构图如图3所示。

3 关键业务和技术研究

3.1 配网抢修通信技术

当前, GSM /3G移动通信网络已完成组网和大面积覆盖, 北斗系统也面向亚太地区提供服务, 可运用GSM/3G和北斗通信技术为配网抢修工作提供可靠、实时、安全、可扩展的通信服务。系统以GSM /3G移动网络通信技术为主, 北斗短报文通信为辅, 为配网生产抢修提供全天候、无盲区的实时通信支持。

3.2 北斗导航定位技术

北斗系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统 (BDS) , 是继美国全球定位系统 (GPS) 和俄罗斯GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。该系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务并兼具短报文通信能力。已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域, 产生显著的经济效益和社会效益。因此, 北斗系统可完全应用于配网抢修作业。

3.3 电力物联网技术

在国家电网公司的大力推动下, 电力物联网技术发展迅速。目前, 电力物联网是智能电网的重要技术支撑, 其在电网建设、电网安全生产管理、运行维护、信息采集、安全监控、计量及用户交互等方面都发挥着巨大作用。电力物联网具有全面协同感知、互联互通、智能处理以及标准化统一应用及服务, 是实现电网智能化的根本保障, 也是实现“电力流、信息流、业务流”高度融合的主要手段。因此, 随着物联网技术在智能电网中的不断应用及高新技术的不断发展, 目前项目已具备物联网技术在配网抢修应用的研究条件。

3.4 数据支撑

配网抢修一体化作业的研究应用需配网设备的基础数据及业务数据作为支撑, 目前, 生产管理系统可以提供较完善的配网抢修基础数据及业务数据, 为项目的研究应用做好保障。项目主要难点如下:

(1) 当前, 现场抢修作业主要依靠移动网络通信与指挥中心进行交互, 由于配网设备分布范围广, 网络容易出现盲区, 需要相应的机制解决网络盲区和抢修通信不畅的问题。

解决思路:采用GSM/3G移动网络技术融合北斗通信技术, 利用北斗具有的双向通信特性, 以及全天候、不受天气和环境影响、基础网络设施依赖较少等优势, 实现配网抢修全天候的通信功能, 解决移动信号覆盖不到时, 出现抢修通信信息盲区, 提高现场抢修与指挥中心的实时通信能力。

(2) 目前, 基于电力物联网的移动端应用很多, 但可靠性高、易用性好、人机交互界面友好的移动端应用系统比较少, 还有待进一步研究。

解决思路:项目研究基于Android的配网抢修生产一体化作业系统, 系统采用先进的物联网技术, 研究复杂环境下北斗系统、网络通信以及配网抢修一体化技术, 结合Android系统的易用性、良好的人机界面, 实现移动端抢修作业的智能化、自动化, 改善移动端的抢修系统易用性不足、人机交互不友好、可靠性差等问题, 简化现场抢修过程, 提高现场工作效率。

(3) 基于物联网技术, 实现信息的安全接入方案还未完善, 需进一步完善, 保证信息安全。

解决思路:项目研究物联网安全接入模块, 采用高位加密算法对数据信息进行加密以防止信息泄露, 采用数字签名技术以提高物品和网络的认证技术, 采用数字鉴权技术识别可靠终端以保证信息提取的有效性, 针对重放攻击研究拥塞控制算法, 以此进一步完善信息安全接入方案, 保证信息安全。

4 系统建设情况

依据上述设计和技术研究, 笔者开发了基于物联网与北斗卫星定位技术的配网生产抢修一体化作业深化应用, 其功能架构如图4所示。

4.1 配网抢修一体化作业

研究配网抢修作业中, 抢修工单管理、现场两票、电网导航等应用, 实现对配网抢修的一体化管理, 完善配网抢修作业模式, 解决现场抢修效率低、速度慢等问题。

4.1.1 抢修工单管理

主要包含抢修工单查询、工单关联以及合并、工单拆分、重新派工、工单回退、接单派工、故障处理等。

(1) 抢修工单查询:提供抢修工单信息查询, 并以列表的形式显示。系统自动检测新工单的生成, 并可对抢修人员进行语音提示。

(2) 工单关联、合并:提供抢修工单之间建立关联、合并关系, 现场抢修人员需要将工单进行关联或者合并操作, 工单关联将选择的两条工单在业务上关联起来, 而工单合并是将子工单合并入主工单中, 多条工单合并为一条工单。

(3) 工单拆分:提供对已进行合并的工单从主工单中拆分出来。

(4) 预计修复时间查询:提供根据工单编号, 对此次抢修的预计修复时间记录进行查询的功能。

(5) 重新派工:主要是对已派工的工单进行重新派工, 重新派工过程需重新指定派出车辆、派出人员、派出时间、预计到达时间信息。当重新派工完成后, 故障抢修的派工信息发生更改。

(6) 工单回退:主要是对正在进行故障处理的抢修工单进行回退, 工单回退过程中必须反馈申请编号、回退节点、回退原因信息, 工单回退成功, 抢修工单即从故障处理流程节点回退到“回退节点”所选择的流程节点。

(7) 接单派工:主要完成对抢修工单的接单和派工操作, 现场抢修人员在进行故障处理之前, 必须进行接单、派工, 如果未进行接单派工, 则不能进行故障处理。

(8) 故障处理:主要完成故障处理操作, 并实时反馈现场抢修信息。抢修信息包括:故障原因、故障现象、到达现场时间、预计修复时间、恢复送电时间等。

4.1.2 现场两票管理

现场两票管理功能是利用工业级平板电脑的3G无线通信网络与服务器进行信息交互, 完成现场两票的开票和执行等工作。系统主要包括:操作票管理、工作票管理、现场数据融合、音频采集、车辆导航等功能。

(1) 操作票管理:包含现场操作票填写、审批、执行、归档和查询功能, 现场抢修人员可以在现场进行操作票填写, 并进行审批、执行, 完成后进行归档。也可以根据不同的条件对操作票进行综合查询。

(2) 工作票管理:包含工作票填写、签发、许可、结束、终结、评价、查询功能, 现场抢修人员可在现场根据工单填写工作票, 并进行签发、许可、完成后进行结束、终结、评价操作, 并提供根据不同条件的综合查询功能。

(3) 场数据融合:通过数据库无缝融合技术, 将现场操作票和工作票相关信息和语音多媒体资料自动归档到配电生产管理系统中, 实现对现场操作情况的备案。

(4) 音频采集:主要是对抢修人员执行操作票过程中的读票过程, 进行现场录音、压缩并保存, 上传到服务器上, 可对录音文件进行回放。

4.1.3 导航定位管理

实现基础功能、电网设备的查询、电网设备定位、电网设备路径导航等功能。

(1) 基础功能:基本的地图操作功能, 主要包括开图、全图、漫游、缩放、基于图形的查询和属性的查询, 并提供各种接口供其他模块调用, 用户可以通过此模块, 方便地查找各种设备以及设备所在区域周围的各种设备信息。

(2) 电网设备查询:通过属性查询、矩形查询、综合查询、一次设备信息、详细信息查询等方式对电网设备进行查询, 实现相应电力设备的详细信息展示。

(3) 电网设备定位及路径导航:通过属性查询、综合查询、详细信息方式对电网设备进行查询, 对查询设备可进行定位并在导航界面上高亮显示定位的设备, 进而实现导航路径规划的功能, 为用户提供多种可选择的详细规划路径。

4.2 配网抢修全天候安全通信技术

配网抢修通信技术主要基于GSM/3G移动网络和北斗系统实现全天候通信, 系统通信模式主要以G SM / 3G网络为主, 以北斗导航通信为辅, 同时结合国网安全接入平台, 保证通信安全传输。

4.2.1 数据交互通信

配网生产抢修的数据传输是整个系统的关键, 随着电力系统信息化的发展, 配网抢修各种需要实时通信的任务日益增多, 配网生产抢修中的语音、调度指令、多媒体数据、业务数据等数据都可以在统一的数字通信网传输。数据交互通信主要基于GSM /3G移动网络实现抢修数据的交互通信。

(1) 实时数据传输:实时数据指的是在线模式下、任务执行过程需要或其他在线功能中, 用户实时请求的、数据量较小的数据。此类数据的传输需要考虑两个方面的因素, 一个是数据传输的方式, 另一个是数据传输的格式。

(2) 多媒体数据传输:多媒体文件指的是包括音频、视频、图片等大文件类型的数据传输。考虑到这些数据包较大, 可采用目前已经相当成熟的FTP传输的方式来实现。

(3) 业务数据传输:业务数据传输主要基于实时数据传输, 实现对业务操作数据的实时上传和下发, 完善整个抢修操作流程。

4.2.2 应急抢修通信

通过增加对北斗导航模块独特功能的应用, 完善原有通信功能, 实现事故现场与应急指挥中心、调度中心间基于北斗短报文的应急信息的实时传递, 并据此制订基于北斗系统的配网应急抢修通信技术规范。

(1) 短报文指挥调度功能:基于北斗通信功能的短报文指挥调度界面, 显示所属各用户终端上传的短报文信息, 并对单个用户或用户群下发指挥调度信息及其他通播信息。可实现点对点通信、组播通信、实时短信接收、通信查询功能、预置电文等功能。

(2) 应急GIS信息平台功能:应急中心基于实时在线通信网络, 建立基于北斗系统的应急GIS信息平台、通信平台和GIS信息平台, 可以起到相辅相成的作用, 共同为现场抢险救援工作保驾护航。

4.2.3 网络安全通信

对于配网抢修的安全通信可采用如下几种方式实现网络数据安全性传输:

(1) 数据加密通道:客户端与后台服务之间的数据传输通道为SSL安全通道, 实现数据传输过程加密。基于SSL的安全通道是目前较安全的数据传输通道, 通道采用RSA算法交换密钥, 每次数据包交互传输使用的加密密钥均不一样, 可以保证数据传输具有高安全和高可靠性。

(2) 数据访问控制:平台根据终端用户身份, 与原应用系统自动建立用户身份对应关系, 按照原应用系统提供的角色和授权进行访问控制, 包括可访问的信息和应用操作权限。

(3) 数据库安全控制:管理后台数据库严格遵照安全规定, 定期进行密码更改。对于数据库内的存储数据, 按照策略进行控制, 基础展现内容只为权限管理的关键字段, 数据库管理员的所有操作日志、平台用户访问及数据变更日志都会进行日志记录, 便于进行安全审计。

(4) 安全记录功能:用户在使用移动应用时, 对于系统的各项操作, 都会以日志的形式保存在服务器上, 保证管理员可以查看以往的操作日志。

4.3 配网生产抢修可视化管控

配网抢修可视化管控是基于北斗系统、配网抢修通信以及配网GIS平台实现对配网生产抢修的可视化管控。

4.3.1 抢修定位监控

利用北斗系统获取当前抢修故障点位置, 可以实现抢修车辆和人员的定位、跟踪、轨迹回放以及移动终端运行监控等管理。

(1) 抢修定位:在系统中可以查看当前抢修车辆和设备的位置、状态等。

(2) 抢修跟踪:在系统中跟踪指定抢修车辆和移动设备路径、速度等, 可实现多终端同时跟踪。

(3) 轨迹回放:回放抢修车辆和移动终端在指定时间内活动记录, 在系统中保存车辆和终端的运行记录。

(4) 移动终端运行监控:在系统中对正在运行的移动进行监控, 发现故障可以及时处理。

4.3.2 抢修可视化管控

(1) 抢修信息实时上报:通过GSM/3G移动网络辅以北斗导航通信, 来完善配网抢修的通信工作。用户采用移动终端进行现场抢修作业, 实时将现场抢修状况、抢修进度以及抢修位置上传到配网抢修一体化系统中。

(2) 抢修GIS信息平台:基于实时在线通信网络建立抢修GIS信息平台, 为现场抢险救援工作保驾护航。GIS平台可显示应急救援现场详细地图、抢修人员、抢修车辆等分布信息;可根据应急现场需要生成导航路径;可根据北斗终端的定位信息显示不同抢修状态;可实现对地图进行放大、缩小、查看和距离量算等功能。

5 结束语

北斗导航卫星应用前瞻 篇7

1 北斗-1系统应用发展回顾

1.1 系统概况

1994-2002年是我国北斗-1系统的攻关研制时期, 2000年发射了两颗试验卫星, 整个系统于2002年进入试运行阶段, 2003年正式开通运行, 之后又发射了两颗备份星, 目前在轨卫星总数为4颗。

北斗-1系统具有三个主要特点: (1) 区域覆盖。采用静止轨道卫星, 覆盖区域包括我国领土及周边地区。 (2) 采用有源定位导航体制, 即用户终端需要发射入站 (返程) 信号。系统具有定位、授时功能, 但不具备测速功能。 (3) 具有短信报文通信功能。这些特点对北斗-1系统的应用和产业化产生了重要的影响。

1.2 应用情况

2003年, 北斗-1系统对民用领域开放, 打破了美国、俄罗斯在卫星导航领域的垄断地位, 使我国成为世界上第3个拥有独立自主卫星导航系统的国家, 开辟了我国卫星导航应用的新篇章。北斗-1系统在我国国防建设和经济社会发展中发挥了积极作用。特别是在2008年汶川抗震救灾中, 北斗-1系统成为抗震救灾和指挥保障的重要手段。救灾部队利用该系统成功为灾区一线和指挥部建立了实时信息通道, 为抗震救灾提供了实时的监控定位、导航、远程监测、灾害预警及公共应急信息服务, 在指挥决策、搜救、医疗等方面发挥了独特的优势和不可替代的作用。

总体来说, 北斗-1系统的应用具有如下特点:

(1) 由于北斗-1系统具有GPS等系统不能比拟的短信报文通信功能优势, 因此, 目前的典型民事应用主要集中于数据采集、监测类应用和监控、指挥调度类应用, 充分发挥了“北斗”系统的通信优势。 (2) 由于北斗-1系统在2008年汶川抗震救灾中发挥了显著的作用, 1年多来该系统在灾害应急救援方面的应用获得了各方重视, 预计应用装备将会大幅增加。 (3) 目前, 北斗-1系统的主要用户是涉及国家安全和经济安全的政府部门、军方和行业用户, 由于终端价格的竞争劣势等原因, 尚未能进入大众化的民用商业领域。 (4) 北斗-1系统在民用领域的定位导航应用较少, 其主要原因是系统采用有源定位体制, 导致终端价格较高, 定位精度与GPS相比处于劣势。 (5) 北斗-1系统具有比GPS更强的授时功能, 但目前在通信、银行、电力等国家关键行业并未得到普及应用。国家基础网络的时频系统与经济安全息息相关, 授时领域应该是“北斗”系统急需普及的大市场。 (6) 从应用技术方面来说, 北斗-1系统的各种应用大多是集成了“地理信息系统” (GIS) 、北斗“GPS、遥感 (RS) 、通信 (Communication) , 即“3S+C”的综合应用系统, 这也正体现了导航应用技术的发展趋势。

1.3 应用产业特点分析

近几年, 我国的卫星导航应用得到了飞速发展。特别是在近5年间, 卫星导航技术的应用已渗透到国民经济的诸多领域, 已融入到我国现代信息社会建设的进程之中, 具备了一定的产业化基础。我国卫星导航市场由2000年的不足10亿元人民币发展到2005年的约120亿元人民币, 目前年产值达到22714亿元人民币, 产业年增长率约为25%;终端年销量超过230万套, 其中“北斗”系统注册用户超过316万台套。但是, 目前我国导航的主用系统仍然是GPS, 且我国导航年产值仅占全球的5%, 终端保有量仅占全球的1%, 终端产品98%以上是进口产品, 自主知识产权比率不到1%, “北斗”系统的国内导航市场份额不到1%;然而, 我国导航从业企业数量却超过1000家, 比国外卫星导航产品生产企业总数还高数倍, 呈现出低水平重复建设和无序竞争的状态。

综上所述, 目前我国卫星导航产业的特点是:

(1) 行业用户正在从应用GPS向应用“北斗”系统转化。 (2) GPS产品依靠其市场先发优势和成熟技术、低价位产品, 仍然是大众化的民用商业导航市场的主导。 (3) 我国导航产业虽然发展迅速, 但目前整体导航市场尚不成熟, 尚未形成协调有序的应用产业链和规模化市场环境, 也未形成国家级的导航骨干企业。

2 北斗-2导航系统发展现状

2.1 系统概况

北斗-2系统分两个阶段建设:区域导航系统建设阶段, 该系统将在2010年完成, 目前已发射两颗卫星, 最终由约12颗卫星组成, 覆盖亚太地区;全球导航系统建设阶段, 该系统将在2015—2020年建成, 最终由约35颗卫星组成。整个系统的特点如下:

(1) 由区域覆盖 (亚太地区) 逐渐转向全球覆盖。 (2) 采用类似于G P S、“伽利略” (Galileo) 系统的无源定位导航体制, 将发射4个频点的导航信号。 (3) 系统地球静止轨道 (GEO) 卫星发射北斗-2、GPS、“伽利略”广域差分信息和完好性信息, 差分定位精度可达1 m。 (4) 继承北斗-1系统的短信报文通信功能, 并将扩充通信容量。

2.2 应用技术研究情况

目前, 北斗-2系统地面基础设施建设已经初步完成。地面运控系统研制完成, 并已通过了模拟测试系统的测试, 在两颗在轨卫星的发射和运行中得到了验证;地面广域差分和完好性监测站网已初步建成, 可通过在轨运行的地球静止轨道卫星发播广域差分信息和完好性信息。国家有关主管部门组织开展了北斗-2系统各类用户机技术攻关和设备研制, 现已转入正样阶段, 其中包括北斗-2基本型用户机、定位导航“通信双模型用户机、北斗-2”GPS兼容型用户机、北斗-2高动态用户机、抗干扰用户机、监测型用户机、北斗-2便携式自主导航设备 (PND) 等。

下一阶段工作将转向北斗-2系统应用演示示范工程建设, 目前正在开展行业应用演示示范系统方案的论证工作。在国际合作和对外宣传推广方面, 已建立国际合作协调机制, 并正在建设“北斗”系统对外宣传机制和平台。北斗-2系统的国家主管部门每年派人参加全球导航卫星系统 (GNSS) 国际委员会 (ICG) 会议, 参与协商全球导航卫星系统合作问题;从2006年开始已与美国、欧盟、俄罗斯开展多轮会谈, 洽谈解决“北斗”、GPS、“伽利略”、GLONASS系统的兼容互操作问题;正在开展“北斗”系统官方网站建设, 作为对外公布相关政策、系统进展情况, 以及宣传推广“北斗”系统应用和开展国际合作的窗口。

3“北斗”系统应用发展前瞻

我国政府充分认识到了导航产业的巨大潜力, 2002年以来, 国家发改委、国防科工委相继实施导航产业化专项, 2007年又联合发布了5关于促进卫星应用产业发展的若干意见6, 这些措施极大地推进了我国导航产业的发展。随着北斗-2系统正式启动建设, 以及卫星导航国家重大科技专项开始实施, 我国卫星导航应用和产业必将快速增长, 并呈现新的特点。

3.1 应用及产品发展前瞻

在未来5~10年, 我国卫星导航产业将逐渐从成长走向成熟, 并且必然从以GPS独大向“北斗”及多系统兼容型综合应用的方向发展, 国防建设和信息安全等特殊行业必将以北斗-2系统应用为主, 具有自主知识产权的核心技术将对产业发展起到至关重要的作用。

(1) 导航芯片与模块。目前以GPS产品为主;“北斗”系统芯片与模块处于研发阶段, 包括国家扶持和企业自主研发两种模式, 未来必然向北斗-2兼容型方向发展。 (2) 导航终端设备目前国家部门和特殊行业应用以北斗-1产品为主, GPS产品为辅;大众化民用以GPS产品为主。国家部门和行业应用将向北斗-2及兼容型产品、数字化综合 (3S+C) 终端方向发展。 (3) 导航终端配套测试设备目前以引进GPS“GLONASS国外测试设备为主;国内少数厂家自主研发了北斗-1测试设备, 北斗-2测试设备正在定点研发。未来将向北斗-2”GPS“GLONASS”“伽利略”多系统测试设备方向发展。 (4) 导航运营服务目前以车辆监控等单一的运营服务形态出现, 未来将向多网融合、多种技术综合应用的方向发展。

3.2 产业发展前瞻

未来5~10年, 我国卫星导航市场需求的主要推动力将来自国家卫星导航科技专项, 具有国家政策强制推动的特点。其产业发展趋势如下:

(1) 2010年, 初步形成国家卫星导航应用产业支撑、推广、推进和保障体系。在重大专项主导下, 我国卫星导航应用产业年产值超过500亿元人民币, 终端年产销量达到350万台, 核心技术国产化率达到4%, “北斗”系统终端年产销量达到2万台, 应用产值占国内份额的3%。 (2) 2015年, 基本形成国家卫星导航应用产业支撑、推广、推进和保障体系。在重大专项引导下, “北斗”系统在国防和涉及国家、社会和经济安全的领域替代国外系统或与其兼容使用。我国卫星导航应用产业年产值超过1500亿元人民币, 终端年产销量达到2500万台 (20%出口) , 核心产品国产化率达到80%, “北斗”系统终端年产销量超过100万台, 应用产值占国内市场份额的10%。 (3) 2020年, 形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广、推进和保障体系。随着我国北斗-2系统正式启动建设, 以及卫星导航国家重大科技专项开始实施, 未来5~10年必将是我国卫星导航产业呈现爆发式增长并形成完整产业链、规模化市场和国家级导航骨干企业的关键时期。

4 结语

随着北斗-2系统的建设, 我国将拥有自主运行管理并足可媲美GPS的导航卫星资源;同时, 在国家卫星导航科技专项和相关政策推动下, 我国卫星导航产业面临广阔的市场前景, 未来5~10年将是我国卫星导航应用向国产化转变的关键时期, 对我国卫星导航产业和从业企业来说将是重大的发展机遇期。

摘要：本文基于笔者多年从事北斗导航卫星应用的相关工作经验, 以北斗导航卫星应用前瞻为研究对象, 论文首先分析了北斗-1和北斗-2系统的发展和应用现状, 进而推演了未来的发展趋势, 相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：北斗,导航,卫星,应用

参考文献

[1]廖世淼.北斗导航卫星产业发展综述[J].科技资讯, 2012, 10.

基于北斗卫星的野外跟踪定位系统 篇8

在地形条件复杂、地理环境恶劣的无人区和通讯盲区,野外技术人员经常面对各种困难和危险,如遭遇毒蛇咬伤、高空坠落、沼泽湖泊、牧狗甚至野兽、洪水等。此外,与当地牧民发生矛盾也常危及工作及生命安全。当险情发生时,野外人员唯一依赖的GPS或卫星电话失灵无疑是最致命的,有些危险常常在瞬间发生,根本来不及通过卫星电话寻求救援,野外基地或车载中心也由于不能实时掌握野外工作人员的动态信息,从而失去主动救援的良机。

细数历来发生野外失踪人员,最终遇难的在多数,幸免于难的凤毛麟角,主要原因就在于搜救人员是被动的了解有人可能失踪,失踪时间、失踪位置,都无法知道,只能靠推测,开展地毯式排查的方法来搜救,这期间不仅浪费大量财力人力物力,更重要的错失了营救的最佳时期。这些血的教训历历在目,时有发生。随着我国每年地质勘查工作任务量不断增大,由于野外地质工作安全保障程度低、风险大,地质勘查行业每年伤亡人数持续上升,地质勘查行业已列入高危行业[1]。

由此可见,研发野外无人区、通讯盲区技术人员追踪定位系统的必要性和紧迫性,本文提出了一种基于北斗卫星的野外通信盲区追踪定位系统,以实现野外通信盲区对工作人员实时追踪与定位。

一、系统整体框图

本野外追踪定位系统主要有两部分构成,配备给野外工作人员的手持定位导航终端与营地的监控指挥中心,系统总体框图如图1。

手持定位导航终端包括GPS模块、北斗模块与装载安卓操作系统组成的一体式手持式设备,实现定位导航、精密授时、短报文通信和紧急报警等功能;监控指挥中心由北斗卫星一体机、中心服务器、数据库和监控平台组成,拥有人员实时定位、数据通信、路径查询与紧急报警等功能。

二、手持定位导航终端

卫星定位导航系统如今常用的有GPS卫星定位系统与北斗卫星定位系统两种,GPS是美国从20世纪60年代提出方1993年全面建成的卫星导航系统,具有定位精度高,定位速度快的优势,目前已被广泛应用于各行各业[2]。北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统,具有一定的保密、抗干扰和抗摧毁能力[3]。自2011年12月27日起,北斗卫星导航系统开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。其范围覆盖中国及周边国家和地区,24小时全天候服务,无通信盲区,具备定位与通信功能,无需其他通信系统支持,比起其他的导航系统,北斗的短报文通信服务,具有无与伦比的优势,从而可以使中心控制系统与用户终端之间进行数据通信。

本系统的手持定位导航终端采用的是智星通公司的BD-S-01A北斗手持终端,该手持终端包括GPS模块、北斗模块与装载安卓操作系统组成的一体式手持式设备。设备有GPS卫星和北斗卫星双定位导航系统并内嵌离线地图,同时具有短报文通信、精密授时与紧急报警功能,机内配置的电池能够保证终端持续工作8小时以上(发射频度不超过1次/分钟)。

将GPS和北斗定位导航系统结合在一起使用[4],不仅可以充分发挥GPS定位导航的优势,增加定位精度,而且发挥北斗的用户终端和中心系统的通信功能,有助于实现野外工作人员的定位、导航、通讯、指挥、调度等工作,同时为各种突发事件提供安全、可靠、便捷的通讯保障服务。

野外工作人员配备手持定位导航终端后,可查看自己的当前位置,进行定位和导航,并且接收来自监控指挥中心的指令或向中心反馈勘查情况。而营地监控人员通过定位终端返回系统的信息,可以了解勘查人员的行走路线和出勤情况等,一旦发生紧急情况,营地监控人员可以根据各野外工作人员所在位置,进行规划抢救,安排人员最快赶赴现场,确保了野外人员的生命安危。

三、监控指挥中心

营地监控指挥中心可让营地人员实时了解与指挥野外工作人员,由北斗卫星一体机、监控平台和数据库构成。

北斗一体机是手持定位导航终端与监控平台通信的枢纽。营地监控指挥中心的北斗卫星一体机不但能够定位和通信,还可实时监控下属用户的位置和通信信息,实现对野外工作人员的监控指挥,北斗一体机将各野外人员的位置及短消息等信息传回营地中心的数据库,供监控平台调用。

监控平台是营地指挥中心人员的系统操作平台,为中心人员提供了野外工作人员的位置信息、行走路线信息、与野外人员互通信、历史工作统计查询等功能。平台采用B/S的构架方式,结合Google Map API的GIS(Geographic Information System,地理信息系统)作为地图定位基础服务,在地图上直接的实时显示各野外人员的位置与路径,并了解当地的地形特性信息,为营地中心的指挥工作提供了支持和帮助。在出现意外事故的时候,监控平台可实现紧急报警通知,进行紧急救援处理。

数据库是监控平台与数据存储中心,用于存储卫星地图、野外人员返回的实时与历史位置、通信及指令信息。监控平台通过调用数据库的数据来实现系统数据的存储、管理与备份。

3.1 北斗数据接收协议

北斗一体机是将北斗处理芯片与天线合为一体设备,可获取定位导航终端上传的经纬度、海拔、电池电量与短消息等信息,营地中心可及时掌握各个野外工作人员的情况,及时发现异常状况。并向各手持定位导航终端发送通信信息和命令指令等。

中心服务器与北斗一体机由RS-232串口通信接口连接,可对北斗设备进行数据通信、参数配置和故障诊断等功能。北斗卫星的通信协议主要包括IC检测、定位申请与通信数据这三类。接口数据传输基本格式如表1:

其中每段数据包都由‘$’开头,数据包头的“指令”用以识别各个不同的命令,传输时以ASCII码表示,每个ASCII码为一个字节,如通信信息的指令为“$TXXX”;“长度”表示从起始符“$”开始到“校验和”(含校验和)为止的数据总字节数;“用户地址”为与北斗用户机ID号,长度为3字节,其中有效位为低21bit,高3bit填“0”;“信息内容”用二进制原码表示,各参数项按格式要求的长度填充,不满长度要求时,高位补“0”。信息按整字节传输,多字节信息先传高位字节,后传低位字节;“校验和”是指从“指令或内容”起始符“$”起到“校验和”前一字节,按字节异或的结果。

北斗卫星连续2次发送通信至少需要1分钟的时间间隔,同时北斗二类民用用户一次只能传输最多77字节的数据。为了让监控指挥中心能获得各野外工作人员的位置与情况,本系统将北斗通信协议信息内容的前13字节固定用于传输经度、纬度、海拔、电池电量与报警指令等内容,最后64字节作为短消息使用,数据包协议分配如表2:

营地中心的北斗将会每隔1分钟接收一次各野外人员手持终端传回的信息,将数据包解析后,判断是否触发紧急短信报警,同时将发送用户ID号、GPS位置、设备的电池电量、短消息等信息保存入数据库,等待监控平台的调用。

3.2基于Google Maps API的监控平台系统

Google Maps API通过地图服务应用接口将应用开发平台和地理信息数据捆绑,将复杂的地理信息系统底层进行封装,用户可不必了解它的技术细节就能在应用中快速构建基础地理底图[5],进行各种专题要素及地图查询等网络地图服务,从而快速地在网站中构建功能丰富、交互性强的地图应用程序。该系统正是以Google Maps API为基础,采用Javascript脚本语言进行扩展开发,在地图上显示野外人员的行走线路。

如图2所示,基于Google Maps API接口实现的监控平台,软件构架主要分为三大块模块,监控平台模块、地图模块与数据模块。监控平台系统采用B/S的构架方式,包含实时位置显示、历史路迹查询、指令发送接收、短消息查询与人员设备管理等功能。地图模块系统通过Google Map地图引擎以及Google Map基础地理数据,来实现监控平台的可视化管理方式。

数据模块用于存储所以野外人员的行走路径、通信及指令信息、各人员设备的基本信息和分配信息、系统实时运行数据等。数据模块为监控平台系统提供了的数据存储、管理和备份服务。

监控平台显示实际效果图3。野外人员通过北斗定位终端的手持设备,将其位置信息实时传回营地中心,营地中心的监控平台将各人员行程信息显示在地图上,营地中心的指挥人员可以通过监控平台进行实时监控人员的经纬度、海拔、设备电池电量与历史通信记录等相关信息。一旦出现事故,户外人员通过北斗手持设备一键报警!营地中心最迟会在1分钟内接收到报警信息。同时,返回的数据中包括野外人员的北斗设备电池电量,一旦检测到电池电量不足,会发出警报提醒更换电池。若不幸失去联络,营地中心可更具最后一次所在地点与断电时间推断野外人员位置,最大限度的保证了野外人员的生命安全!

四、结论

本文提出了一种基于北斗卫星的野外定位跟踪系统,利用我国自发研制的北斗卫星定位系统应用于野外勘查领域,并通过测试验证了系统的可行性与可靠性。野外工作人员通过手持式北斗定位导航终端,实时将其位置信息发送回营地中心。营地中心以Google Maps API接口实现的监控平台,采用B/S构架方式,实时显示人员位置,历史路径查询,短消息查询与设备管理等功能,系统能为野外勘查路线实时指挥与保障了人员生命健康。

参考文献

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